A demanda mundial por alimentos tem aumentado ao longo dos anos devido ao crescimento populacional que neste século estima-se que atingirá 9,2 bilhões de pessoas. Aumentou, também, o interesse da sociedade contemporânea em consumir alimentos mais saudáveis, com propriedades funcionais como a quinoa, que é considerada uma das culturas mais tolerantes à seca, salinidade, pragas e doenças. Nas regiões com ocorrência de períodos de déficit hídrico acentuado torna-se necessário o plantio de culturas mais tolerantes à seca. Diante disso, este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho de diferentes genótipos de quinoa cultivados sob regimes hídricos variáveis, no Cerrado. O experimento foi conduzido em uma área experimental da Embrapa Cerrados – Planaltina DF. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, com 4 repetições, em parcelas subdivididas, sendo a parcela principal os genótipos de quinoa e a sub-parcela os níveis de água. As parcelas foram compostas por 18 genótipos de quinoa e a cultivar BRS Piabiru precoce; as sub-parcelas foram compostas por quatro regimes hídricos (RH) 150, 247, 389 e 480 mm. Para a aplicação dos diferentes níveis de água foi utilizado o sistema denominado line source sprinkler system modificado. Os genótipos e a cultivar foram avaliados quanto às respostas agronômica (produtividade e eficiência do uso da água (EUA)), morfológica (altura de plantas) e funcional (polifenois, flavonóides e antocianinas). As características fisiológicas (conteúdo relativo de água, rendimento quântico efetivo do fotossistema II, prolina, índice de clorofilas e trocas gasosas (taxa fotossíntetica, carbono interno, condutância estomática e transpiração) e a massa seca de mil grãos foram avaliadas em quatro dos genótipos (CPAC 4, CPAC 11, CPAC19 e Piabiru). Os genótipos CPAC 3, CPAC 6, CPAC 12, CPAC 13 e CPAC 17 mostraram alto potencial produtivo e EUA. Os RHs 483, 433 e 376 mm, como eram de se esperar, promoveram maior produtividade. O CPAC 11 apresentou a menor altura de plantas. Os RHs influenciaram a altura de plantas até o RH de 389 mm. O genótipo CPAC 19 e a Piabiru apresentaram maior gs e A. A relação F’v/F’m foi pouco responsiva ao aumento da irrigação. Os maiores índices de clorofila a foram obtidos no CPAC 19 e na Piabiru. As plantas do RH 480 e 389 mm apresentaram alto CRA na folha, os demais RHs apresentaram plantas com inicio de murchamento. O maior acúmulo de prolina foi no CPAC 19 e no RH 150 mm. O regime hídrico com estresse moderado (376 mm) de modo geral pode ser indicado como o mais adequado para o cultivo de quinoa sob irrigação no Cerrado. Os genótipos que se destacaram tanto em produtividade quanto em EUA foram o CPAC 6 e o CPAC 13. O CPAC 9 apresentou o maior acúmulo de flavonóides e antocianinas em todos os RHs estudados. O CPAC 19 apresentou a maior condutância estomática, taxa fotossintética e conteúdo de prolina, no entanto, o CPAC 11 juntamente com a Piabiru foram os que apresentaram a maior massa de 1000 grãos.